1引言
是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电性液体流量的仪表，其工作原理是当导电流体在工作磁场中作垂直方向流动而切割磁力线时，会在两侧电极上产生感应电动势，感应电动势的大小与液体的流速和流量成正比，其中，励磁技术和信号处理技术是衡量电磁流量计性能好坏的两个关键技术，直接影响电磁流量计测量的稳定性和xx度。电磁流量计的励磁技术有两种基本形式：一种
是采用交变磁场的形式(包括工频正弦波励磁、低频矩形波励磁和双频矩形波励磁)；另一种是采用恒定磁场的形式(包括直流电源励磁和永磁体励磁)[1]，其中交变磁场励磁形式是目前大部分电磁流量计所采用的励磁技术。采用交变磁场励磁方式的主要目的是避免电磁流量计的电极产生极化电势，从而使电磁流量计成为测量导电性液体流量的一种通用仪表。而交变磁场是通过在励磁线圈中加交变电流来
产生，磁场强度越大，流量信号所产生的感应电动势越大，信号灵敏度越高。因此，一般来说交流励磁模块的功耗在整个的功耗中占很大的比重，很难实现低功耗口]。而且励磁频率过高时，电磁流量计的零点容易不稳定；励磁频率过低时，的响应速度又会变慢。目前广泛使用的电磁流量计通常采用低频矩形波励磁方式，以牺牲快速响应性为代价来换取电磁流量计的稳定性和xx性。
2恒定磁场励磁技术的研究
直流励磁技术是利用直流电源给电磁流量传感器励磁绕组供电或者直接利用永磁体(磁钢)以形成恒定的励磁磁场。直流励磁方法简单可靠，受工频干扰影响小，流体中的自感现象可以忽略不计。尤其是利用永磁体励磁时，不但可以简化传感器的结构，而且励磁部分不产生功耗，极大地降低了电磁流量计的总功耗。同时，磁钢产生的磁感应强度非常大(本实验用励磁线圈通100 mA电流产生的磁场强度约为10 nat，而永磁体产生的磁场强度可达400 roT)，从而使流量信号所产生的感应电动势大大增加，提高了对信号测量的灵敏度，从而使微小流量信号的测量成为可能。但是，直流励磁技术的{zd0}问题是直流感应电动势在两电极表面上形成固定的正负极性，引起被
测流体电介质电解，导致电极表面产生极化现象，电极间存在极化电压，使流量信号减弱，甚至无法测得流量信号。一般来说，反应流速的感应电动势非常微弱约为0．1 mV／(1 m／s)，而电极两端的极化电压可达上百毫伏，远大于反应流体流速的感应电动势。即使电极采用极化电压很小的铂、金等贵金属及其合金材料，也常常存在微弱的极化电压。故目前直流励磁技术xx在原子能工业中，应用于导电率极高、流体内阻极小、而又不产生极化效应的液态金属(例如汞)的流量测量中。目前，xx极化电压的方法大体上可分为两种：一种是研究极化电压的原理，分析两个电极上极化电压的相关性，试图从根本上xx极化电压的影响，其代表有差分对比xx极化电压的方法。但是由于极化电压的随机性，以及目前对极化电压的原理还不是十分了解，所以其xx极化的效果并不理想。另一种是避开化电压的原理，设法在不影响流体感应信号测量的情况下将极化电压控制在一个稳定的值，其代表有继电器电容反馈抑制极化的方法。但是由于电容充放电过程的不稳定性及其漏电现象的存在，很难xx的抑制极化电压的影响，故本设计提出了动态反馈来控制极化的方法。
3整体设计思路
本设计采用永磁体进行励磁，并针对直流励磁所产生的极化电压大而且缓慢变化的特点，提出了一种动态反馈来xx电极极化电压的方法，即采用对每个电极进行周期性的测量时段与控制时段相交替的工作方式，使每个周期内控制时段的电极电势总值等于负的测量时段的电极电势总值，从而有效地抑制电极信号中的极化电压。并且能够直接从两个电极电势信号的差值中得出流体流速值，使永磁体励电磁流量计能够应用于一般导电性液体流量的测量。本设计所采用的动态反馈控制极化的原理图如图1所示

图1中，首先对电极A，B所采集到的流量信号进行适当的信号处理，根据极化电压和感应电动势性质的不同(极化电压变化缓慢，感应电动势变化快)．分离出极化电压，然后根据极化电压的幅值和极性确定反馈量的大小和方向，最终将极化电压抑止到在一个很小范围内变化的稳定数值，xx其对感应电动势的影响。在充分抑制极化电压的情况下，反映流体速度的感应电动势得到体现，其测量电路的工作原理如图2所示。

图2中，电极a，b分别连接模拟开关K1，K2和测控电路。测控电路包括同相放大器Ka和Kb、加法器、反相放大器Aa和Ab、时序发生器以及采样保持器S／H。时序发生器控制采样保持器和模拟开关的断开或闭合。在控制方波的一个周期内，测量时间段内模拟开关打开，不进行反馈控制，采样保持器采样电极上的信号；控制时间段内模拟开关闭合，进行反馈控制，采样保持器保持采样到的信号值，从而实现了每个电极始终处于周期性的测量时段和控制时段交替工作的方式，并且保证采样时段和控制时段电极上总的电势为零。模拟开关和采样保持器的具体控制时序如图3所示[1]。在每相邻的两个测量、控制时序内，电极a上的信号在本次测量时序内为U(n)，在下一个控制时序内为以(n 4-1)，由图3可得两者存在如下关系 由上述推理可知，在保证同相放大倍数和反相放大倍数的乘积远远大于1的条件下，两个测量电极在每个控制时段的电极电势值等于负的测量时段的电极电势测量值，从而保证每个周期内控制时段的电极电势总值等于负的测量时段的电极电势总值，有效地xx电极信号中的极化电压。两个电极上提取的经过采样保持器后的测量信号乩，Ub作为仪表差分输入信号经信号后续处理单元后，获得电压△U。=U。=Ua—Ub=KBDV，K为整个测量电路的放大倍数；B为传感器工作磁场的磁感应强度；D为传感器的管道内径；△【，经过单片机处理后，即可直接获得流体的平均流速”。4硬件实现电路永磁体励磁的电磁流量计的{zd0}优点在于其功耗低，因此在硬件电路的设计过程中，在满足设计要求的前提下尽量选择功耗低的元器件。本设计在
3．3 V的供电电压下，总的工作电流在4 mA以下，并实现了电池供电。本设计总的硬件电路示意图如图4所示。PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP在图4中，永磁体励磁的电磁流量传感器采集到的流量信号经过信号调理(包括放大、滤波和xx极化等)后，经由16位带有自动校正功能的Σ一△型低功耗精密模数转换芯片ADSlll2，把模拟信号转化为数字信号后送到单片机进行软件滤波和数值计算。在本设计中采用PICl8LF2520单片机，该款单片机采用精简指令集(RIsC)结构，哈佛总线的存储结构，而且具有功耗低、xxx高等优点。单片机除了对模数转换器发送过来的数据进行处理外，还要发出采样保持器LF398和模拟开关CIM066所需的控制时序，并对按键进行控制，同时把数据处理的结果送到液晶显示模块LCMl41进行输出。LCMl41是一款新型的压力、流量和温度测量仪表专用低功耗液晶显示模块。整个电路系统采用XL-205F型19Ah的锂一亚硫酰氯电池进行供电，xx可以满足设计的要求。
5实验结果及其分析
-本设计在硬件和软件都调试通过的基础上，在50 mm管道直径的实验装置上进行了大量的实验，并通过与标准的电磁流量计进行对比实验的方法，来确定永磁体励磁的电磁流量计的稳定性和可行性。实验装置示意图如图5所示[3]。实验装置包括50 mm口径管道、永磁体(磁钢)励磁的电磁流量计、经过标定的ADMACSE交流线圈励磁的电磁流量计、Y90S-2三相异步电机、水泵、水箱和阀门等。 图6是根据经标定的标准电磁流量计所测的实际流速讪和永磁体励磁的电磁流量计所测流速功的一组实验数据对比图。从图6可以看出，实际流速和测量流速两者之间有良好的线性关系，基本符合法拉第电磁感应定理的线性关系。通过MATLAB进行曲线拟合，可得两者的关系基本满足让=0．4923讪一0．0183。经过多次重复实验发现，虽然每次实验的初始零点略有差别，但是测量结果都基本满足线性关系。 4实验研究
以聚酰亚胺为绝热材料，利用离子注入工艺制作电极接触层制备了非晶硅薄膜晶体管室温红外探测器。工艺流程简述如下：在硅衬底上热生长一层400 nm的氧化层；旋涂三次聚酰亚胺，得到约60”m厚度的绝热层；溅铝并光刻得到背栅金属；PECVD低温淀积栅绝缘层si旺和非晶硅有源层并光刻，源漏接触区进行离子注入，退火后形成电极接触层，溅铝后光刻源漏电极；{zh1}淀积并光刻SiM钝化层兼做红外吸收层完成器件制备。图2所示为实际制备得到的宽长比(w／L)为50的探测器的SEM图。 本研究自行搭建了黑体测试台，对探测器的电压响应率和探测率进行了测试和计算。沟道长度设定为10凹l，当w／L分别为50，100，200时得到探测率D’分别为1．58×108 cmHz“2W，1．93×108cmHz”W～，2．02×108 cmHz”W～，说明调节探测器的宽长比可以改善探测器的性能。
5结论
基于非晶硅薄膜晶体管制备的室温红外探测器具有很高的沟道电流温度系数，调节敏感单元的宽长比能够在一定程度上改善探测器的性能。作为一种新型的热绝缘材料，聚酰亚胺制备工艺简单，成本低廉，具有较为广阔的应用前景。将聚酰J哑胺和非晶硅薄膜晶体管相结合，利用简单的工艺实际制备了具有较高成品率的室温红外探测器，探测率{zg}达到了2．02×108 cmHzt／2W～，具有和传统微桥绝热结构相当的性能，但成本更低，成品率更高，工艺更为简单。

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